ЭНЕРГОАГРЕГАТ И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ Российский патент 2020 года по МПК F03D7/00 F03B7/00 

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для преобразования энергии подвижной среды, таких как русловая энергия рек, энергия ветра, океанические течения, энергия приливов и отливов.

Из уровня техники нам известно большое количество гидротурбин и ветроустановок –это патент №2046208, 2095618, 2107834, так же известно множество ветроустановок для производства электроэнергии с вертикальным и горизонтальным расположением оси вращения вала. Это парусный ветряк патент РФ №24119726, ветрогенератор повышенной эффективности патент РФ №2168062, патент RU 5539604. Большинство ветро- и гидроустановок для создания вращающего момента используют принцип подъемной силы крыла или гребного винта. В редких случаях используют прямонапорное воздействие подвижной среды на лопасти энергоагрегатов.

Недостатками известных устройств являются: низкий КПД, разрушающее воздействие кавитации в водной среде, высокий уровень шума, возможность применения только в одной из подвижных сред.

В качестве ближайшего прототипа, как наиболее близкого аналога по способу использования подвижной среды выбран патент RU 2393365 CI опубликован 27.07.2010

На ряду с достоинствами патент имеет недостатки: при закрытии лопастей собственная кинетическая энергия и энергия создаваемая воздействием набегающего потока будет отдаваться одним импульсом и создаваемые ударные нагрузки приведут к разрушающему воздействию и созданию звуковых эффектов, прямая поверхность не позволяет использовать разность скоростей потока среды обтекающей выпуклые формы поверхности или форму крыла самолета. Горизонтальная установка лопастей ограничивает возможности устройства, электротормоза часто выходят из строя.

Задачей изобретения является дальнейшее повышение технологичности энергоустановок, повышение КПД, универсальности, защита от чрезмерных нагрузок.

Технический результат: конструкция изобретения позволяет повысить КПД, снизить уровень шума, дет возможность использования в вертикальном и горизонтальном положении, дает возможность в одном устройстве для создания вращающего момента одновременно использовать прямонапорное воздействие подвижной среды и силы, возниикающей при обтекании подвижной средой поерхностей подобных форме крыла самолета. Также конструкция позволяет предохранить энергоустановку от чрезмерных нагрузок.

Технический результат достигается тем, что заявлен энергоагрегат со створчатыми лопастями выполненный в форме рам с шарнирно-установленными в них створками прямой, выпуклый или имеющий профиль крыла самолета формы, механизм передачи энергии на генератор электрического тока, электротормоз, ограничители поворота створок отличающийся тем, что ограничители поворота створок состоят из двух подвижных частей, верхняя часть шарнирно закреплена на раме и имеет угол поворота до 60°, нижняя часть с помощью осевого винта соединена с верхней и имеет угол поворота до 60°, на подвижных частях ограничителей поворота лопастей и на створках установлены магниты, на нижней части ограничителя и створках магниты установлены одноименными полюсами навстречу, магнит на верхней части установлен для ее фиксации на раме.

Способ работы энергоагрегата характеризующийся воздействием подвижной среды на лопасти энергоагрегата при котором используют вал являющийся осью вращения, лопасти состоящие из рам и створок, ограничители поворота створок, механизм передачи энергии на генератор, ограничители поворота створок выполняют из двух подвижных частей, верхнюю шарнирно закрепляют на раме с возможностью поворота на угол до 60° вокруг оси вращения, нижнюю с помощью осевого винта соединяют с верхней с возможностью вращения в той же плоскости на угол до 60° относительно верхней части, на створки и обе части ограничителей поворота устанавливают магниты, так чтобы магниты створок и нижней части ограничителей поворота створок были направлены одноименными полюсами навстречу, магниты верхней части устанавливают так, что они фиксируют ее на раме и удерживают до возникновения предельно допустимых нагрузок, створки выполняют прямой, выпуклой или подобной профилю крыла самолета формы, таким образом ограничители поворота створок выполняют роль бесконтактных магнитных ограничителей-регуляторов поворота створок и в то же время предохраняют устройство от перегрузок, выпуклой формой створок обеспечивают создание вращающего момента на валу энергоагрегата когда створки позиционируются своей плоскостью вдоль направления движения подвижной среды, когда створки своей плоскостью перпендикулярны движению среды вращающий моент создается за счет прямонапорного воздействия, за счет сложения двух сил прямонапорного и подъемной силы крыла самолета создается вращающий момент на валу энергоагрегата.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 показана принципиальная схема сил воздействующих на вал энергоагрегата. На фиг. 2 показан энергоагрегат, установленный в горизонтальном положении. Цифрами 5 обозначены ограничители поворота створок. На фиг. 3 показана работа агрегата в вертикальном положении, цифрой 5 ограничители поворота створок, на всех фигурах цифрой 1 обозначен вал, 2 - рама, 3 - створки. На фиг. 5 и 6 цифрами обозначены: 9 верхняя часть ограничителя-регулятора, 10 нижняя часть, 12 - осевой винт, 14 - магнит верней части ограничителя, 15 - магнит нижней части 16 магнит створок.

Осуществление изобретения.

Энергоагрегат состоит из вала 1, фиг. 1, 2, 3, 4 являющегося осью вращения агрегата, закрепленных на нем лопастей, состоящих из рамы 2 фиг. 1, 2, 3, 4 и створок 3, фиг. 1, 2, 3, 4, 5., механизма для передачи энергии вращения с вала на генератор 7 фиг. 3 Створки имеют прямую выпуклую или форму крыла самолета, шарнирно закреплены в рамах с возможностью вращения вокруг вертикальной или горизонтальной оси относительно плоскости рамы на угол до 360 градусов. В раме установлены ограничители поворота створок 5. Фиг. 2, 3. Общий вид фиг. 5 и 6. На валу лопасти установлены в один или несколько уровней, в каждом уровне по несколько лопастей. Стрелками показаны направления подвижной среды, обычно это вода или воздух.

Для упрощения изображения показан один уровень лопастей, буквами дополнительно показаны створки.

На фигуре 1 (вид сверху), на примере четырех лопастей с выпуклой формой поверхности створок, показаны силы, создающие вращающий момент. Здесь на лопасти А створка закрыта и перпендикулярна воздействию подвижной среды (обычно это вода или ветер) и создает максимальное вращающие усилие F1. На лопасти В створка закрыта, вращающий момент создает сила F2. На лопасти С под воздействием среды, сворка открыта, здесь суммарная площадь всех деталей лопасти действует против вращения вала (сила F3). Лопасть D как и лопасть В создает полезное вращающие усилие F4. Таким образом суммарная составляющая сил, создающих вращающий момент будет E=F1+F2+F4-F3. На фиг. 2 показан способ создания вращающего момента на валу агрегата, когда он установлен горизонтально. Здесь створка А под воздействием среды, упирается в ограничитель поворота створок 5 фиг. 2 и 3 и через раму 2 фиг. 5 создает вращающие усилие на валу энергоагрегата. Створки В и С фиг. 1 и 2 в этой позиции открыты и не создают значительного сопротивления вращающему моменту лопасти А, так как площадь воздействия среды на лопасть А значительно превосходит суммарную площадь воздействия лопастей В и С. При дальнейшем вращении створка С будет прижиматься к раме и займет положение как на лопасти со створкой А. Створка А пройдя горизонтальное положение откроется и не будет оказывать сопротивления вращающему моменту лопасти со створкой С. В момент предполагаемого касания створкой ограничителя-регулятора поворота створок, одноименные полюса магнитов 15 и 16 бесконтактно останавливают створку, смягчают удар и ликвидируют звуковой эффект позиция 6 фиг. 3 При предельных нагрузках контакт между магнитом створок 14 фиг. 5 и рамой 2 фиг. 5 разрывается створка 3 фиг. 5 через нижнюю часть ограничителя 10 фиг. 5 воздействует на плечо 17 верхней части ограничителя 9 фиг. 5 которая вращаясь на оси 13 фиг. 5 принимает позицию 18 фиг. 6 при этом створка проходит под нижней частью ограничителя-регулятора, позиционируется по ветру 8 фиг. 3 уже не подвергается прямонапорному воздействию подвижной среды и снижает нагрузку на ось вращения энергоагрегата. Таким образом обеспечивается создание вращающего момента на валу энергоагрегата за счет сложения двух сил: прямонапорного и силы называемой подъемной силой крыла самолета, обеспечивается предохранение устройства от чрезмерных нагрузок, ликвидируется звуковой эффект при закрытии створок.

Когда подвижная среда направлена вдоль поверхности створок, вращающий момент создается за счет полусферической формы створок, таким образом, в зависимости от их позиционирования относительно подвижной среды, вращающий момент на валу энергоагрегата создается посредством воздействия двух сил: прямонапорной и силой создаваемой при обтекании подвижной средой полусферической поверхности створок.

Группа изобретений относится к энергоагрегату и способу его работы. Энергоагрегат со створчатыми лопастями и ограничителями-регуляторами поворота створок выполнен в форме рам с шарнирно установленными в них створками прямой, выпуклой или имеющей профиль крыла самолета формы. Энергоагрегат содержит механизм передачи энергии на генератор электрического тока, ограничители поворота створок. Ограничители поворота створок состоят из двух подвижных частей, верхняя часть шарнирно закреплена на раме и имеет угол поворота до 60°, нижняя часть с помощью осевого винта соединена с верхней и имеет угол поворота до 60°. На подвижных частях ограничителей поворота створок и на створках установлены магниты, на нижней части ограничителя и створках магниты установлены одноименными полюсами навстречу, магнит на верхней части установлен для ее фиксации на раме. Предназначен для преобразования энергии подвижной среды, таких как ветер, русловая энергия рек, энергия приливов, океанических течений. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

1. Энергоагрегат со створчатыми лопастями и ограничителями-регуляторами поворота створок, выполненный в форме рам с шарнирно установленными в них створками прямой, выпуклой или имеющей профиль крыла самолета формы, содержит механизм передачи энергии на генератор электрического тока, ограничители поворота створок, отличающийся тем, что ограничители поворота створок состоят из двух подвижных частей, верхняя часть шарнирно закреплена на раме и имеет угол поворота до 60°, нижняя часть с помощью осевого винта соединена с верхней и имеет угол поворота до 60°, на подвижных частях ограничителей поворота створок и на створках установлены магниты, на нижней части ограничителя и створках магниты установлены одноименными полюсами навстречу, магнит на верхней части установлен для ее фиксации на раме.

2. Способ работы энергоагрегата, характеризующийся воздействием подвижной среды на лопасти энергоагрегата, при котором используют вал, являющийся осью вращения, лопасти, состоящие из рам и створок, ограничителей поворота створок, механизм передачи энергии на генератор, причем створками обеспечивают создание вращающего момента на валу энергоагрегата за счет прямонапорного воздействия, когда одни створки перпендикулярны движению среды, при этом другие створки позиционируются своей плоскостью параллельно движению среды, отличающийся тем, что ограничители поворота створок выполняют из двух подвижных частей, верхнюю шарнирно закрепляют на раме с возможностью поворота на угол до 60°, нижнюю с помощью осевого винта соединяют с верхней с возможностью вращения на угол до 60° относительно верхней части, на створки и обе части ограничителей поворота устанавливают магниты так, чтобы магниты створок и нижней части ограничителей поворота створок были направлены одноименными полюсами навстречу, магниты верхней части устанавливают так, что они фиксируют ее на раме и удерживают, причем створки выполняют прямой, выпуклой или имеющей профиль крыла самолета формы и, таким образом, за счет прямонапорной силы и подъемной силы крыла самолета создается вращающий момент на валу энергоагрегата.